(57)【要約】  【課題】  軸受体８及びウォームシャフト６に軸方向及び径方向の予圧を付与し得る装置の部品点数の削減や小型化を図る。  【解決手段】  ステアリングシャフトに設けられるウォームホイール１２と、電動機２により回転駆動されるウォームシャフト６と、を備える。ウォームシャフト６の一端に取り付けられる軸受体８とハウジング１の蓋部１１との間に、コイルばね９を軸方向に圧縮された状態で介装する。このコイルばね９は、ウォームホイール６から遠い側の端部がウォームシャフト６の基準軸線Ｌ０に対してウォームホイール１２寄りに所定量ΔＤだけオフセットした傾斜姿勢で組み付けられている。  【選択図】  図１
2005088820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトに設けられ、軸周りに回転可能なウォームホイールと、
このウォームホイールに噛み合うウォームを有し、電動機により回転駆動されるウォームシャフトと、
このウォームシャフトの軸方向一端に取り付けられる軸受体と、
上記ウォームシャフトの軸方向に圧縮された状態で、上記軸受体とハウジングとの間に介装される弾性体と、を有し、
この弾性体は、ウォームホイールから遠い側の端部がウォームホイール寄りの端部に比してウォームホイールへ向かう径方向にオフセットした傾斜姿勢で組み付けられていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
上記軸受体と弾性体との間に介装されるホルダを有し、このホルダは、軸受体に嵌合する部分と弾性体に嵌合する部分とが互いに偏心した非回転体形状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を動力源とする電動パワーステアリング装置に関し、特に、ウォームシャフト及びウォームホイールを用いた電動パワーステアリング装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵アシストトルクを付与するパワーステアリング装置として、電動機を動力源とする電動パワーステアリング装置は、油圧ポンプを動力源とするものに比して、操舵アシスト時にのみ作動すれば良いのでエネルギーロスが少なくて済み、かつ、電子制御が容易で応答性に優れている等の利点を有しており、特に小型車に好適に用いられる。電動機の出力をステアリングシャフトへ減速して伝達する減速機構として、典型的には、電動機により回転駆動されるウォームシャフトと、ステアリングシャフトに設けられたウォームホイールと、が用いられる。ウォームシャフトの両端はボールベアリング等の軸受体により回転可能に支持される。
【０００３】
特許文献１や特許文献２には、ウォーム歯面間のバックラッシを低減・解消するように、ウォームシャフトを軸方向及び径方向に変位可能とし、ウォームシャフトに軸方向の予圧を与えるとともに、ウォームシャフトにウォームホイールへ向かう径方向の予圧を与える技術が開示されている。例えば特許文献１では、弾性体としてのコイルばねにより軸方向の予圧を与え、かつ、板ばね等により径方向の予圧を付与している。特許文献２では、軸方向の予圧を与えるコイルばねと軸受体との間にカム機構を設け、このカム機構により、コイルばねの軸方向の付勢力の一部を、ウォームホイール側への径方向の予圧へ変換している。
【特許文献１】特表２００２−５１８２４２号公報
【特許文献２】特開２００２−１４５０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１や特許文献２では、ウォームシャフトへ径方向の予圧を与えるために、板ばねやカム機構等を用いており、その分、部品点数の増加，装置の大型化，及びコストの増加等を招き、更なる改良が望まれていた。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ウォームシャフトに軸方向及び径方向の予圧を与えてバックラッシや軸受体のがたつきを有効に低減・回避し得る電動パワーステアリング装置であって、部品点数の削減，小型化及び低コスト化等を図ることを主たる目的としてる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ステアリングシャフトに設けられ、軸周りに回転可能なウォームホイールと、このウォームホイールに噛み合うウォームを有し、電動機により回転駆動されるウォームシャフトと、このウォームシャフトの軸方向一端に取り付けられる軸受体と、上記ウォームシャフトの軸方向に圧縮された状態で、上記軸受体とハウジングとの間に介装されるコイルばね等の弾性体と、を有する。この弾性体は、ウォームホイールから遠い側の端部がウォームホイール寄りの端部に比してウォームホイールへ向かう径方向にオフセットした傾斜姿勢で組み付けられている。
【０００６】
弾性体が軸方向に圧縮された状態で組み付けられているため、軸受体及びウォームシャフトに対し、弾性体からウォームシャフトの軸方向に沿う予圧が付与されることに加え、弾性体が傾斜した姿勢で組み付けられているため、弾性体の自己復元力により、軸受体及びウォームシャフトに対し、ウォームホイールへ向かう径方向の予圧が与えられる。このように、軸受体及びウォームシャフトに対して軸方向及び径方向の双方の予圧を与えることができるため、歯面間のバックラッシ及び軸受体のがたつきを有効に低減・解消することができる。そして、実質的に弾性体のみにより軸方向及び径方向の双方に予圧を与えることができ、径方向の予圧を与えるための板ばねやカム機構等を敢えて必要としないので、部品点数の削減化，小型化及び低コスト化等の多大な効果を得ることができる。
【０００７】
好ましくは、上記軸受体と弾性体との間に介装されるホルダを有し、このホルダは、軸受体に嵌合する部分と弾性体に嵌合する部分とが互いに偏心した非回転体形状をなしている。このホルダにより弾性体を傾斜姿勢とすることが可能であり、ハウジング等の形状を敢えて変更する必要がなく、既存のパワーステアリング装置にも容易に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、後述する実施例が適用される電動パワーステアリング装置の概略構成を示す断面図である。この電動パワーステアリング装置は、軸周りに回転可能なウォームホイール１２と、このウォームホイール１２に噛み合うウォーム１３を外周に有し、電動機としてのモータ２により回転駆動されるウォームシャフト６と、このウォームシャフト６の両端を回転可能に支持する一対の軸受体７，８と、を有している。
【０００９】
ウォームホイール１２は、車両のステアリングシャフトに設けられ、このステアリングシャフトとともに軸周りに回転する。図示していないが、ステアリングシャフトは、ステアリングホイールとともに回転し、かつ、周知のラック及びピニオンを介して一対の操舵輪に連携されている。
【００１０】
モータ２は、周知のトルクセンサにより検出される操舵入力トルク等に基づいて駆動制御され、所定の操舵アシストトルクを発生するもので、ウォームシャフト６やウォームホイール１２等を収容・保持するハウジング１に固定されている。このモータ２の出力軸２ａとウォームシャフト６とは、撓み継手３〜５を介して同軸上に連結されている。撓み継手３〜５は、出力軸２ａに固定された第１フランジ３と、ウォームシャフト６に固定された第２フランジ４と、両フランジ３，４の嵌合部分の隙間に充填されるゴム等の弾性体５と、を有し、両軸２ａ，６の若干の軸ずれ・傾きを許容しつつ、両者２ａ，６の回転を伝達することができる。
【００１１】
モータ２寄りの第１軸受体７は、周知の自在軸受のように、ウォームシャフト６の傾斜を許容しつつウォームシャフト６を回転可能に支持しており、その外輪側がハウジング１に嵌合している。そして、モータ２から遠い先端側の第２軸受体８と、ハウジング１の一部である蓋部１１との間には、弾性体としてのコイルばね（圧縮コイルスプリング）９が圧縮状態で介装されている。蓋部１１は、ここではハウジング１に固定されているが、ハウジング１１と一体的に形成しても良い。
【００１２】
第２軸受体８やウォームシャフト６の外周とハウジング１の内周との間には所定の隙間２１が確保されている。また、上述した撓み継手３〜５により出力軸２ａに対するウォームシャフト６の若干の撓みが許容されている。従って、第２軸受体８及びウォームシャフト６は、自在軸受である第１軸受体７を支点として、ウォームホイール１２に接近・離間する方向（径方向）、つまり出力軸２ａに対して傾斜する方向に揺動可能で、かつ、ウォームシャフト６の軸方向にも若干の移動可能である。
【００１３】
図２にも示すように、第２軸受体８は、転動体８ａを挟み込む内輪８ｂ及び外輪８ｃを有しており、好ましくはスラスト荷重に耐え得るスラストベアリングが用いられる。内輪８ｂはウォームシャフト６の先端に固定されている。外輪８ｃとコイルばね９との間にはホルダ１４（又は１４Ａ）が介装されている。このホルダ１４には、コイルばね９の一方の第１軸方向端部９ａを保持する第１段差部１５が形成されている。この第１段差部１５には、コイルばね９の軸方向端面に圧接する第１底面１６と、コイルばね９の内周面に実質的に隙間なく嵌合する第１円筒面１７と、が形成されている。ハウジング１の一部をなす蓋部１１には、コイルばね９の他方の第２軸方向端部９ｂを保持する第２段差部１８が形成されている。この第２段差部１８には、コイルばね９の軸方向端面に圧接する第２底面１９と、コイルばね９の内周面に実質的に隙間なく嵌合する第２円筒面２０と、が形成されている。
【００１４】
両底面１６，１９間でコイルばね９が基準軸線Ｌ０に沿う軸方向に圧縮された状態で介装されており、かつ、両円筒面１７，２０によりコイルばね９の径方向（軸方向以外の方向）の移動が拘束・禁止されている。すなわち、段差部１５，１８によりコイルばね９の両端が固定的に保持されている。なお、円筒面１７，２０は、コイルばね９の内方へ向かって先細りする円錐状に形成されている。上記の基準軸線Ｌ０は、モータ出力軸２ａの軸線と一致しており、かつ、ハウジング１に組み付けられた初期状態でのウォームシャフト６及び第１，第２軸受体７，８の軸線とほぼ一致している。
【００１５】
そして、コイルばね９は、ウォームホイール１２から遠い第２軸方向端部９ｂがウォームホイール１２寄りの第１軸方向端部９ａに比してウォームホイール１２へ向かう径方向（図２の上方向）へ所定量ΔＤだけオフセットした傾斜姿勢で組み付けられている。言い換えると、基準軸線Ｌ０に対し、組付・圧縮状態での偏心円筒形をなすコイルばね９の軸線Ｌ１が、軸方向でウォームホイールへ近づくほど径方向でウォームホイールから遠ざかるように傾斜している。つまり、ウウォームホイール１２とのかみ合い部分へ向かう径方向（図２の上方向）の予圧が作用するように、コイルばね９を軸直交方向に偏倚させた状態で組み付けている。但し、コイルばね９の圧縮方向（圧縮力が作用する方向）は基準軸線Ｌ０と一致している。
【００１６】
このようにコイルばね９が軸方向に圧縮された状態で組み付けられているため、ホルダ１４を含む第２軸受体８及びウォームシャフト６に対して軸方向の予圧が付与されることに加え、コイルばね９が基準軸線Ｌ０に対して傾斜姿勢で組み付けられているため、コイルばね９の自己復元力により、ホルダ１４を含む第２軸受体８及びウォームシャフト６に対し、ウォームホイール１２のかみ合い部分へ向かう径方向の予圧が与えられる。つまり、軸方向予圧を付与するためのコイルばね９を利用して、径方向予圧を付与することができる。従って、ウォーム６ａとウォームホイール１２との歯面間のバックラッシを有効に軽減・解消することができ、かつ、軸受体７，８に適切な予圧を与え、軸受隙間等による音振の発生を抑制・回避することができる。そして、径方向予圧を与えるための板ばねやカム機構等を敢えて必要としないので、部品点数の削減化，小型化，省スペース化及び低コスト化等の多大な効果を得ることができる。
【００１７】
製造誤差等によりウォームホイールの中心がその回転中心とずれる場合がある。この場合、ウォームホイールの回転中心からウォームホイールの外周面までの距離（半径）が周方向位置によって異なり、特に、半径が最も大きい最大半径時にはウォームシャフトとの噛み合いが強くなり、半径が最も小さい最小半径時にはウォームシャフトとの噛み合いが小さくなってしまう。そこで、好ましくはコイルばねの偏倚量ΔＤを、ウォームホイール１２の最大半径と最小半径との差よりも大きく設定する。これにより、ウォームホイールの製造誤差等にかかわらず、最小半径の状況でも、ウォームシャフトをウォームホイール側へ過不足なく付勢して、バックラッシを回避しつつ十分な噛み合い高さを確保することができる。
【００１８】
ホルダ１４の外周面に所定の隙間を隔てて対向するリング状の緩衝材１０を設けている。緩衝材１０は、ホルダ１４との衝突時の音振の発生を抑制・回避するように、ゴムや樹脂等の適宜な緩衝材料により形成されており、かつ、後述する第３実施例を除いて、ハウジング１と蓋部１１との間に固定されている。この緩衝材１０により、ホルダ１４を含む第２軸受体８の径方向への揺動・変位を許容しつつ、第２軸受体８の径方向の変位量を規制し、かつ、ホルダ１４との衝突時の音振の発生を十分に低減・回避することができる。
【００１９】
以下、個々の実施例の特徴的な構成及び作用効果について詳述する。
【００２０】
図２に示す第１実施例では、基準軸線Ｌ０に対し、蓋部１１を完全な回転体形状とし、この蓋部１１の軸線Ｌ２を、ウォームホイール１２側へ所定量ΔＤだけオフセットさせている。つまり、ハウジング１における蓋組付部位の軸線Ｌ２を、基準軸線Ｌ０に対して偏心させている。この場合、ホルダ１４や蓋部１１を完全な回転体形状とすることができ、その製造が容易である。反面、ハウジング１の蓋組付部位の軸線Ｌ２がをウォームシャフト収容部位の基準軸線Ｌ０に対して偏心することとなり、ハウジング１の製造が比較的困難となる。
【００２１】
図３に示す第２実施例では、蓋部１１Ａを非回転体形状とし、この蓋部１１Ａの外周面の軸線を基準軸線Ｌ０に一致させつつ、蓋部１１の第２円筒面２０Ａの軸線Ｌ３を、基準軸線Ｌ０に対してウォームホイール１２側へ所定量ΔＤだけ偏心させている。この場合、ホルダ１４を完全な回転体形状にできるとともに、ハウジング１を一つの基準軸線Ｌ０に沿って形成できる。反面、蓋部１１が非回転体形状となり、蓋部１１をハウジング１に組み付ける際に周方向の位置決めを行う必要がある。
【００２２】
図４に示す第３実施例では、緩衝材１０Ａを蓋部１１の内周面に固定している。この場合、緩衝材１０Ａのないものと同様、蓋部１１をハウジング１に直接的に固定することができるとともに、蓋部１１の形状変更が少なくて済み、コスト的にも有利である。
【００２３】
図５及び図６に示す第４実施例では、ホルダ１４Ａを非回転体形状とし、第２軸受体８に嵌合するホルダ１４Ａの内周面２２の軸線を基準軸線Ｌ０に一致させつつ、コイルばね９に嵌合するホルダ１４Ａの第１円筒面１７Ａの軸線Ｌ４を、基準軸線Ｌ０に対してウォームホイール１２から遠ざかる方向に所定量ΔＤだけ偏心させている。この場合、ホルダ１４Ａによりコイルばね９を偏心・傾斜させることができるため、ハウジング１や蓋部１１を偏心させる必要がなく、ハウジング１及び蓋部１１を一つの基準軸線Ｌ０に沿って形成・組み付けることができる。このため、既存のパワーステアリング装置にも容易に適用可能である。また、ホルダ１４Ａの変更・交換によりコイルばね９の偏心量ΔＤを容易に変更・調整することができる。
【００２４】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では一方の第２軸受体にのみ本発明に係るコイルばねを適用しているが、ウォームシャフトの両端に設けられる一対の軸受体の双方に、本発明に係るコイルばねを適用することもできる。
【００２５】
また、図１に示すようにホルダを省略し、軸受体８にコイルばね９を受ける段差部を形成しても良い。この場合、ホルダが省略される分、部品点数が削減され、かつ、コイルばねの全長を最大限に利用することができる。更に、コイルばねに代えてゴムを用いても良い。
【００２６】
以上の説明より把握し得る上記請求項以外の技術的思想について列記する。
【００２７】
（１）上記コイルばねの偏心量を、ウォームホイールの最大半径と最小半径との差よりも大きく設定する。この場合、ウォームホイールの製造誤差によりウォームホイールの半径にバラツキが生じた場合であっても、ウォームホイールの最小半径部分とウォームシャフトが噛み合う部分においても、ウォームシャフトをウォームホイール側へ押しつけてバックラッシを抑制しつつ十分な噛み合い高さを確保することができる。
【００２８】
（２）上記軸受体とコイルばねとの間に介装されるホルダを有し、このホルダに、コイルばねの一方の軸方向端部を保持する段差部が形成される。この場合、軸受体にコイルばねを保持する段差部を形成する必要がなく、既存の軸受体を利用することができ、コスト的に有利である。
【００２９】
（３）上記軸受体に、上記コイルばねの一方の軸方向端部を保持する段差部を形成する。この場合、上述したようなホルダを省略でき、かつ、コイルばねの全長を最大限に利用することができる。
【００３０】
（４）上記軸受体又はホルダの外周面に所定の隙間を隔てて対向するリング状の緩衝材を有する。この緩衝材により、軸受体の径方向の変位量を規制し、かつ、軸受体（ホルダ）との衝突時の音振の発生を十分に低減・回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明が適用される車両用の電動パワーステアリング装置を示す断面図。
【図２】第１実施例に係るコイルばね近傍の断面図。
【図３】第２実施例に係るコイルばね近傍の断面図。
【図４】第３実施例に係るコイルばね近傍の断面図。
【図５】第４実施例に係るコイルばね近傍の断面図。
【図６】図５のホルダを単体で示す正面図。
【符号の説明】
【００３２】
１…ハウジング
２…モータ（電動機）
６…ウォームシャフト
８…第２軸受体
９…コイルばね
１０…緩衝材
１１…蓋部（ハウジング）
１２…ウォームホイール
１４…ホルダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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